JPH04347332A - ロータリピストンエンジンの点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の点火プラグを設
置したロータリピストンエンジンの点火装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ロータリピストンエンジンにお
いては、爆発行程にある作動室から吸入行程にある作動
室に、燃焼ガスがアペックスシールを介して漏れるスピ
ッツバックという現象が発生する場合がある。このスピ
ッツバックが発生すると、燃焼ガスが流入した作動室で
は爆発時の圧力が上昇して異常燃焼が発生し、騒音が増
大したりアペックスシシールが破損する恐れがあると共
に、燃焼ガスが流出した作動室では燃焼圧力が低下して
エンジン出力の損失を招く。

【０００３】上記スピッツバックは爆発作動室と吸気作
動室とを仕切るアペックスシールのシール性より燃焼圧
力が高くなることによって発生するが、上記アペックス
シールのシール性が経時変化にともなって劣化するのに
応じて発生領域が変動するものであり、安全性を見越し
てスピッツバックが発生しない領域にエンジン仕様を設
定することはエンジン性能が十分に発揮できないことに
なる。

【０００４】また、上記スピッツバックは最高燃焼圧力
の低下によって発生を抑制できることから、スピッツバ
ックの発生を圧力検出等によって判別し、発生時には点
火時期を遅角補正することによって燃焼圧力を低下させ
て、スピッツバックの発生を防止するようにした技術が
、例えば特開昭６２−１０３４２３号公報に見られるよ
うに公知である。

【０００５】ところで、ロータリピストンエンジンでは
、圧縮作動室に臨んで複数の点火プラグを配設して多点
点火によって燃焼特性を改善することも行われており、
上記先行例ではスピッツバック発生時には２本の点火プ
ラグによる点火時期を遅角するように制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかして、上記のよう
にスピッツバックの発生時に全部の点火プラグによる点
火時期を遅角制御するものでは、作動室全体での最高燃
焼圧力が低下することによるスピッツバックの発生が防
止できる反面、この遅角制御による作動室全体での燃焼
圧力の低下は大幅な出力低下を招くものであって、エン
ジン性能が十分に得られず運転性が低下する問題を有す
る。

【０００７】上記点について、ロータリピストンエンジ
ンの燃焼室はロータに沿って細長く形成されるものであ
って、スピッツバックを防止するためには必ずしも作動
室全体の最高燃焼圧力を低減する必要はなく、燃焼ガス
が漏れる吸気作動室側のアペックスシール近傍における
圧力が低下すれば、吸気作動室に流入する燃焼ガスが低
減して有効にスピッツバックが抑制できるものである。

【０００８】そこで本発明は上記事情に鑑み、圧縮作動
室における吸気作動室側部分の圧力が低下すればスピッ
ツバックを有効に抑制することができることに着目し、
エンジン出力の低下を最小限にしつつスピッツバックの
発生を効果的に防止するようにしたロータリピストンエ
ンジンの点火装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のロータリピストンエンジンの点火装置は、図１
に基本構成を示すように、エンジン本体１０のケーシン
グ１３内にロータ１４が収容され、ロータ姿勢が圧縮上
死点の近傍にある際に、吸気ポート１７が開いている吸
気作動室１５ａ　と圧縮爆発行程に移行する圧縮作動室
１５ｂ　と排気ポート１７が開いている排気作動室１５
ｃ　とが形成され、上記圧縮作動室１５ｂ　に臨んで中
心側に主点火プラグ１８ａ　を配設すると共に、吸気作
動室１５ａ　に近接する位置に複数番目の補助点火プラ
グ１８ｃ　を配設し、この点火プラグに点火制御手段Ａ
を接続して運転状態に応じて多点点火を実行し、燃焼効
率を高めるようにされている。そして、筒内圧力の上昇
検出などによりスピッツバックの発生を検出するスピッ
ツバック検出手段Ｂを設け、該スピッツバック検出手段
Ｂの信号が上記補助点火プラグ１８ｃ　による点火を制
限する制限手段Ｃに出力され、この制限手段Ｃはスピッ
ツバック発生時には補助点火プラグ１８ｃ　による点火
を遅角もしくは停止制御して制限するように構成したも
のである。

【００１０】また、具体的には後述の実施例のように、
圧縮作動室に対して２つの主点火プラグと１つの補助点
火プラグを該補助点火プラグが吸気作動室側に位置する
ようにロータ回転方向に順次配設し、前記スピッツバッ
ク検出手段によるスピッツバック検出時に、前記制限手
段は、走行距離等からエンジン劣化程度が小さいときに
は全部の点火プラグで点火を行いつつその点火時期を要
求点火時期よりも所定値遅角する一方、エンジン劣化程
度が大きいときには補助点火プラグによる点火を中止す
るように制御するのが好適である。

【００１１】

【作用および効果】上記のようなロータリピストンエン
ジンの点火装置では、圧縮上死点近傍のロータ位置で圧
縮作動室の吸気作動室に近接する位置に臨んで補助点火
プラグを配設することで作動室のエンドゾーンの部分に
ついても着火燃焼を行って燃焼効率を高めると共に、燃
焼圧力の異常上昇の検出などによってスピッツバック検
出手段でスピッツバックの発生を検出した時には、上記
補助点火プラグによる点火時期を遅角させたり、点火を
中止するように制限することで、吸気作動室に近接する
部分の燃焼圧力を有効に低下させてアペックスシールに
作用する圧力を低減し、スピッツバックの発生を効果的
に抑制することができる。また、遅角量を過大とするこ
となく燃焼室全体の燃焼圧力の低下を少なくしてエンジ
ン性能の減少を最小限としてエンジン出力を確保して良
好なエンジン性能を得ることができる。これにより、ス
ピッツバックの防止による騒音低減、アペックスシール
の信頼性確保が得られると同時にエンジンの良好な運転
性を維持することとの両立が図れるものである。

【００１２】

【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例を説明す
る。図３に一実施例における点火装置を備えたロータリ
ピストンエンジンの全体構成図を示す。

【００１３】ロータリピストンエンジン１０はロータハ
ウジング１１とサイドハウジング１２とで構成されるケ
ーシング１３内に、ロータ１４が遊星回転運動するよう
に支承されて、このロータ１４の外周部に３つの作動室
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ　が形成され、各作動室　１５
ａ〜１５ｃ　の間は、ロータ１４頂部に設けられたアペ
ックスシール１６によってシールされている。図示の場
合、第１の吸気作動室１５ａ　は吸気ポート１７から吸
気が供給されている吸気行程にあり、第２の圧縮作動室
１５ｂ　は圧縮された混合気に点火プラグ１８ａ　〜１
８ｃ　によって着火される圧縮行程にあり、第３の排気
作動室１５ｃ　は燃焼ガスを排気ポート１９から排出す
る排気行程にある。

【００１４】上記吸気ポート１７には吸気通路２０が接
続され、吸気ポート１７近傍の吸気通路２０には燃料を
噴射供給するインジェクタ２１が、その上流にスロット
ル弁（図示省略）が配設されている。さらに、吸気通路
２０の上流側部分にはモータ２２とワイヤ２３等による
伸縮機構２４が付設されて吸気通路長さを変更して、慣
性過給の同調回転数を運転状態に応じて可変とする構造
に設けられている。 また、排気ポート１９には排気浄化装置２７を備えた排
気通路２６が接続されている。

【００１５】一方、前記ロータハウジング１１には、圧
縮上死点近傍のロータ姿勢での圧縮作動室１５ｂ　に臨
んで、２つの主点火プラグ１８ａ，１８ｂ　と１つの補
助点火プラグ１８ｃ　がロータ回転方向のリーディンク
側からトレーリング側に順次配設されている。すなわち
、上記補助点火プラグ１８ｃ　は、ロータ姿勢が圧縮上
死点近傍に位置する際に、圧縮作動室１５ｂ　の吸気作
動室１５ａ　側に近接して配設され、点火が行われてロ
ータ１４が回転すると、この補助点火プラグ１８ｃ　は
直ぐに吸気作動室１５ａ　に臨むことになる。上記各点
火プラグ１８ａ　〜１８ｃ　にはそれぞれイグニション
コイル２８が接続され、ＣＤＩ点火回路２９が接続され
ている。このＣＤＩ点火回路２９にはコントローラ３０
からの点火信号が出力されて点火時期の制御が行われる
。

【００１６】また、上記中間位置の主点火プラグ１８ｂ
　には、その取り付けに際して、圧力センサ３１（指圧
センサ）が介装されている。この圧力センサ３１は作動
室内圧すなわち燃焼圧力を検出するものであって、その
検出信号はノックアダプタ３２を介してコントローラ３
０に出力され、その圧力の異常上昇時にスピッツバック
の発生が検出判定される。

【００１７】上記圧力センサ３１は圧電素子などによっ
て構成されて、圧力値に応じた電圧を出力するものであ
って、燃焼圧力の検出では圧縮開始から圧力が徐々に上
昇して着火燃焼に伴って尖鋭なピーク値を有する検出信
号が得られる。この圧力センサ３１の信号は、図２に示
すように、各気筒（４気筒）での検出電圧がそれぞれノ
ックアダプタ３２のフィルタ回路３３に入力され、この
フィルタ回路３３で所定周期でその時の圧力値（電圧）
に対応した振幅を有する振動波形に変換すると共に、判
定レベルと比較してこの判定レベルより大きな振幅を有
する波形が取り出され、これが波形整形回路３４によっ
てパルス波形に整形され、コントローラ３０に入力され
る。上記パルス波形のパルス数は検出圧力の高さに対応
するものであって、スピッツバックの判定基準を越えた
パルス数が検出された際にスピッツバックの発生である
と判定できるものである。

【００１８】また、図３において、点火時期を制御する
コントローラ３０には、エンジンの運転状態を検出する
ために、エンジン回転数および回転位相を検出する位相
センサ３７と基準センサ３８からの信号、スロットル弁
の開度を検出するスロットルセンサ４０からのスロット
ル開度信号などがそれぞれ入力される。上記位相センサ
３７および基準センサ３８は、出力軸に同期回転するシ
グナルロータ３９に対応して設置され、位相センサ３７
は所定角度毎に基準センサ３８は１回転に１回の信号を
出力するように構成されている。

【００１９】上記コントローラ３０は、エンジンの１回
転中にノックアダプタ３２から入力されるパルス信号の
パルス数をカウントし、このカウント値が所定値以上の
場合に最高燃焼圧力が異常上昇して燃焼ガスが次の作動
室に洩れているスピッツバック発生時であると判定し、
このスピッツバックの発生を検出すると、初期（劣化初
期）においては補助点火プラグ１８ｃ　を含む３つの点
火プラグによる３プラグ点火を行いつつ、その点火時期
をスピッツバックの発生が停止するまで徐々に遅角補正
する。この遅角補正が所定量に達した後期（劣化後期）
においては、補助点火プラグ１８ｃ　による吸気作動室
側の点火を中止し、２つの主点火プラグ１８ａ，１８ｂ
　による２プラグ点火に移行してスピッツバックの発生
を防止する。さらに、この２プラグ点火への移行時には
点火時期は進角補正し、この２プラグ点火に切換えた後
のスピッツバックの発生に対しては、徐々に点火時期の
遅角補正を行ってスピッツバックを防止する制御を行う
ものである。

【００２０】上記点につき、図４に点火時期とエンジン
出力（トルク）との関係（エンジン回転数一定）を示す
ように、曲線Ｔは３プラグ点火時のトルクカーブであり
、曲線Ｓは２プラグ点火時のトルクカーブであり、いず
れの場合もピーク点から点火時期が遅角すると徐々にト
ルクが低下する特性を有している。また、Ｔｚで示され
る領域はある程度アペッツクスシール１６のシール性が
劣化した状態での３プラグ点火におけるスピッツバック
が発生するスピッツバックゾーンであり、Ｓｚで示され
る領域が同条件での２プラグ点火によるスピッツバック
ゾーンであり、２プラグスピッツバックゾーンＳｚは３
プラグスピッツバックゾーンＴｚより高くなる。これは
、補助点火プラグ１８ｃ　による点火が行われると、吸
気作動室側部分の圧力が低下し、スピッツバックが発生
し難くなるからである。また、シール性の劣化の進行に
対する上記スピッツバックゾーンの低下程度は、３プラ
グ点火での場合が２プラグ点火の場合より大きく低下す
る傾向を有している。

【００２１】そして、前記コントローラ３０によるスピ
ッツバック防止のための点火時期制御は、新車状態にお
いては、スピッツバックゾーンＴｚは高い領域にあるこ
とから、上記３プラグトルクカーブＴのピーク点に対応
するａ点の進角した点火時期で３プラグ点火を実行して
良好な出力性能を得るものである。シール性の劣化に伴
ってスピッツバックゾーンＴｚが低くなり、スピッツバ
ックの発生が検出されると、このスピッツバックの発生
を防止するように徐々に３プラグ点火の点火時期を遅角
補正し、例えば、図示の劣化程度のスピッツバックゾー
ンＴｚの場合には、ｂ点の点火時期に遅角している。更
に、劣化が進行するのにともない３プラグ点火の点火時
期がｃ点にまで遅角すると、このｃ点での３プラグ点火
によるトルクと、２プラグ点火でのトルクカーブＳのピ
ーク点での発生トルクと同一となり、更に３プラグ点火
で遅角すると上記２プラグ点火のピーク点のトルクが高
くなる。そこで、３プラグ点火で上記のようなｃ点にま
で点火時期が遅角した場合には、補助点火プラグ１８ｃ
　による点火を停止して２プラグ点火に切り換え、その
際の２プラグスピッツバックゾーンＳｚが高いことから
スピッツバックの発生を抑制し、しかも高い出力性能を
得るように制御する。この切換時には点火時期はｃ点か
らｄ点に進角補正するものである。また、２プラグ点火
でスピッツバックが発生した際には、同様に徐々に点火
時期の遅角処理を行うものである。

【００２２】次に、前記コントローラ３０によるスピッ
ツバック防止のための点火時期制御の処理を、図５およ
び図６のフローチャートに基づいて説明する。図５はノ
ックアダプタ３２からパルス信号が入力された際にコン
トローラ３０のＣＰＵに割り込みがかかってスタートす
るサブルーチンであり、インタラプトスタートに応じて
ステップＳ１でパルスカウンタＮｓのインクリメントを
行ってパルス数をカウントする。

【００２３】図６は基準センサ３８からエンジンの１回
転に１回出力される基準信号の入力に対応して割り込み
がかかってスタートするサブルーチンであり、インタラ
プトスタートに応じてステップＳ２で前記パルスカウン
タのカウント値Ｎｓすなわち１回転当りのパルス数が設
定値ＫＮｓ（スピッツバック判定値）より大きいスピッ
ツバック発生時か否かを判定する。この判定がＹＥＳで
スピッツバック発生時には、ステップＳ３でスピッツ判
定フラグＦＳを１にセットする一方、ＮＯ判定でスピッ
ツバックが発生していない場合には、ステップＳ４でス
ピッツ判定フラグＦＳをリセットする。このスピッツバ
ックの判定後には、ステップＳ５で前記パルスカウンタ
Ｎｓをリセットし、次の１回転の入力パルス信号のカウ
ントを開始する。

【００２４】続いて、ステップＳ６で上記スピッツ判定
フラグＦＳが１にセットされているか否かを判定し、１
にセットされているスピッツバックの発生時には、ステ
ップＳ７で後述の点火フラグＦＩｇが３にセットされた
３プラグ点火か否かを判定する。この点火フラグＦＩｇ
はイニシャライズで３にセットされて３プラグ点火を行
うものであり、ステップＳ７のＹＥＳ判定でステップＳ
８に進んで進角補正量ＩｇＳから所定量Δθ減算して点
火時期の遅角補正を行い、発生しているスピッツバック
を抑制する。

【００２５】そして、遅角補正後の進角補正量ＩｇＳが
所定値ＫＩｇ（切換判定値）より小さくなったか否かを
ステップＳ１０で判定する。上記所定値ＫＩｇは、前記
図４のｃ点の遅角量に相当するものであり、この判定が
ＮＯで遅角量がｃ点にまでは大きくなっていない場合に
は、そのまま後述のステップＳ１５以降の処理で３プラ
グ点火を行う。一方、上記ステップＳ１０の判定がＹＥ
Ｓで点火時期がｃ点にまで遅角補正されると、２プラグ
点火に切り換えるべくステップＳ１１で前記点火フラグ
ＦＩｇを２にセットすると共に、ステップＳ１２で上記
進角補正量ＩｇＳに所定値αを加算して進角補正を行っ
てから、後述のステップＳ１５以降の処理で２プラグ点
火を行う。 なお、上記所定値αは図４のｃ点からｄ点に進角させる
のに相当する値である。

【００２６】上記２プラグ点火に切り換えた後にスピッ
ツバックが発生すると、ステップＳ６のＹＥＳ判定、ス
テップＳ７のＮＯ判定によりステップＳ９に進み、進角
補正量ＩｇＳから所定量Δθ減算して点火時期の遅角補
正を行い、発生しているスピッツバックを抑制するもの
である。

【００２７】また、上記のような点火時期の遅角補正に
よってスピッツバックの発生がなくなると、ステップＳ
６のＮＯ判定によりステップＳ１４に進み、遅角補正さ
れた点火時期を微少量進角補正してスピッツバックの発
生限界に点火時期を維持するように制御するものである
。 なお、詳細は示していないが、新車時もしくは２プラグ
点火に切り換えた場合等でスピッツバックが発生してい
ない状態では、進角補正することは好ましくないことか
ら、上記ステップＳ１４の進角処理はスピッツバックの
発生に伴う遅角補正が行われている場合に限定されてい
る。

【００２８】次に、ステップＳ１５は、スロットル開度
（負荷）およびエンジン回転数の読み込みより制御マッ
プから基本点火時期ＩｇＢを演算するものであり、ステ
ップＳ１６でこの基本点火時期ＩｇＢに前記進角補正量
ＩｇＳを加算して最終点火時期ＩｇＴを演算する。そし
て、ステップＳ１７で点火フラグＦＩｇが３にセットさ
れているか否かを判定し、３にセットされている場合に
は、ステップＳ１８で通常の３プラグ点火に設定して、
ステップＳ２０で上記最終点火時期ＩｇＴに基づき補助
点火プラグ１８ｃ　を含む３プラグによる点火を実行す
るものである。一方、上記ステップＳ１７の判定がＮＯ
で点火フラグＦＩｇが２にセットされている場合には、
ステップＳ１９で補助点火プラグ１８ｃ　に対する点火
信号にゲートをかけてこの信号をマスクして補助点火プ
ラグ１８ｃ　による点火を停止するように２プラグ点火
に設定してから、ステップＳ２０で最終点火時期ＩｇＴ
に基づき主点火プラグ１８ａ，１８ｂ　のみによる２プ
ラグ点火を実行するものである。

【００２９】上記のような構成によれば、基本的にはエ
ンジン性能を最大限に発揮できるように３プラグ点火を
行って、作動室内のエンドゾーンについても良好な燃焼
性を確保する一方、高い燃焼圧力による運転に伴ってス
ピッツバックが発生すると、まず、３プラグ点火のまま
点火時期を遅角して燃焼圧力の低減を行ってスピッツバ
ックを抑制し、遅角量が大きくなると２プラグ点火に切
り換えてトルク低下を抑制しつつ効果的にスピッツバッ
クを防止することができるものである。

【００３０】なお、点火プラグの数は作動室に対してロ
ータの回転方向にずれて複数設置され、そのうち吸気作
動室側に配設されている点火プラグを補助点火プラグと
してスピッツバックの発生時に点火を制限するように制
御すればよいものである。

【００３１】また、前記実施例では、シール性の劣化程
度を点火時期の遅角量で判定し、補助点火プラグの中止
時期を制御するようにしているが、この劣化程度の判定
は車両の走行距離から判定するようにしてもよく、所定
の走行距離に達した後には補助点火プラグによる点火を
停止するように制御する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロータリピストンエンジンの点火装置
の基本構成を示す全体構成図

【図２】スピッツバック検出機構のブロック図

【図３】
具体例の点火装置を備えたロータリピストンエンジンの
構成図

【図４】スピッツバックの防止に対応する点火時期とト
ルクとの関係を示す特性図

【図５および図６】コントローラの処理を説明するため
の要部フローチャート図

【符号の説明】

１０　　　　ロータリピストンエンジン１３　　　　ケ
ーシング １４　　　　ロータ １５ａ　　　吸気作動室 １５ｂ　　　圧縮作動室 １６　　　　アペックスシール １７　　　　吸気ポート １８ａ，１８ｂ　　　　　主点火プラグ１８ｃ　　　補
助点火プラグ ３０　　　　コントローラ ３１　　　　圧力センサ ３２　　　　ノックアダプタ Ａ　　　　点火制御手段 Ｂ　　　　スピッツバック検出手段 Ｃ　　　　制限手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロータ姿勢が圧縮上死点近傍にある際
   に圧縮作動室の吸気作動室に近接する位置に臨んで複数
   番目の補助点火プラグを配設したロータリピストンエン
   ジンにおいて、燃焼作動室から吸気作動室へ燃焼ガスが
   吹き抜けるスピッツバックを検出するスピッツバック検
   出手段を設け、該スピッツバック検出手段の信号を受け
   、スピッツバック発生時には前記補助点火プラグによる
   点火を制限する制限手段を設けたことを特徴とするロー
   タリピストンエンジンの点火装置。
2. 【請求項２】　　燃焼作動室に対して２つの主点火プラ
   グと１つの補助点火プラグを該補助点火プラグが吸気作
   動室側に位置するようにロータ回転方向に順次配設し、
   前記制限手段は、スピッツバック検出手段によるスピッ
   ツバック検出時のエンジン劣化が小さいときには、全部
   の点火プラグで点火を行い、かつ、その点火時期を要求
   点火時期よりも所定値遅角する一方、スピッツバック検
   出時のエンジン劣化が大きいときには、前記補助点火プ
   ラグによる点火を中止することを特徴とする請求項１記
   載のロータリピストンエンジンの点火装置。
3. 【請求項３】　　前記エンジンの劣化検出が走行距離の
   検出によって行うことを特徴とする請求項２記載のロー
   タリピストンエンジンの点火装置。